Виды устройств защиты двигателя

В процессе эксплуатации электрических приводов, особенно в промышленных условиях, возникают различные нештатные и аварийные ситуации, которые могут привести к повреждению дорогостоящего оборудования, остановке производственных процессов и даже пожарам. Для обеспечения надежной работы, продления срока службы и минимизации рисков аварий необходимо использовать устройства защиты электродвигателей.

Основные типы аварийных и нештатных режимов работы электродвигателей

• Короткое замыкание – резкое увеличение тока, приводящее к перегреву и возможному повреждению обмоток.
• Пропадание фазы – несимметричное напряжение питания, вызывающее перегрев обмоток и снижение момента на валу.
• Перегрев – превышение допустимой температуры изоляции обмоток, ускоряющее ее деградацию и приводящее к пробою.
• Перегрузка по току – длительное превышение номинального тока, приводящее к перегреву и снижению ресурса двигателя.
• Заклинивание вала – ситуация, когда ротор двигателя не вращается при подаче напряжения, что приводит к значительному увеличению тока и быстрому перегреву обмоток.

Двигатели на ответственных технологических установках и оборудовании также имеют защиту от предельного изменения частоты и напряжения питающей сети, превышения времени старта и разгона, количества пусков, асимметрии токов в обмотках разных фаз и других недопустимых режимов.

Как защитить двигатель?

Защита электродвигателей реализуется с помощью различных приборов, таких как реле, предохранители, автоматические выключатели и специализированные устройства защиты двигателей. Рассмотрим основные виды защиты.

Защита от короткого замыкания (КЗ)

При коротком замыкании ток скачкообразно возрастает в десятки раз. Поэтому главное требование к защите – мгновенное отключение.

Предохранители с плавкими вставками являются простым и недорогим решением, однако требуют замены после каждого срабатывания. Важно правильно подобрать номинальный ток предохранителя, чтобы избежать ложных срабатываний при пусковых токах.

Автоматические выключатели обеспечивают быстрое отключение цепи при КЗ и перегрузках, могут быть повторно включены после устранения неисправности. Тип автоматического выключателя подбирается в зависимости от типа нагрузки и пусковых токов.

Защита от асимметрии и пропадания фаз

Пропадание или значительная асимметрия напряжения в одной из фаз приводят к перегреву обмоток и снижению ресурса двигателя.

Для защиты применяются реле контроля фаз, которые отслеживают наличие и симметрию фаз напряжения. При обнаружении отклонений отключают двигатель, разрывая цепь питания катушки контактора. Могут иметь регулируемые пороги срабатывания и временные задержки для исключения ложных срабатываний.

Защита от перегрева

Превышение температуры изоляции обмоток существенно ускоряет ее износ и может привести к пробою.

Для защиты от перегрева применяют датчики температуры, которые устанавливают в обмотку или в места нагрева. При перегреве двигателя чувствительные устройства подают сигнал, схема релейной защиты отключает напряжение на катушке силовых контакторов, которые останавливают электродвигатель.

Защита от перегрузок по току

Длительная перегрузка приводит к перегреву двигателя и снижению срока его службы. Для защиты используются тепловые и токовые реле.

Тепловые реле имитируют тепловой режим двигателя. При превышении заданного тока нагревательный элемент реле нагревает биметаллическую пластину, которая размыкает контакты, отключая двигатель. Имеют регулируемую задержку срабатывания, позволяющую исключить ложные отключения при кратковременных перегрузках.

Токовые реле измеряют ток двигателя и отключают его при превышении установленного порога. Могут иметь различные характеристики и задержки срабатывания.

Защита от других нештатных режимов

• Для защиты от заклинивания вала используются токовые реле с фиксированной задержкой срабатывания или специализированные устройства защиты.
• Защита от недопустимого количества пусков реализуется с помощью счетчиков пусков, встроенных в контроллеры или специализированные устройства защиты.
• Защита от снижения сопротивления изоляции заключается в измерении сопротивления изоляции перед пуском двигателя. Если сопротивление ниже допустимого значения, пуск блокируется.

Однако следует помнить, что перечисленные защиты электродвигателей строятся на базе релейных схем, требующих сборки и занимающих много места в шкафу управления.

Универсальные устройства защиты двигателя (УЗД)

Для комплексной защиты и управления электродвигателями применяются универсальные устройства защиты двигателя (УЗД).
Эти устройства объединяют в себе функции различных реле защиты, обеспечивают расширенные возможности диагностики и управления.

Преимущества УЗД

• Комплексная защита от различных аварийных ситуаций.
• Компактный размер.
• Снижение затрат на монтаж и обслуживание.
• Расширенные возможности диагностики и мониторинга.
• Интеграция в системы автоматизированного управления (АСУТП).

ОВЕН УЗД1

Устройство защиты двигателя ОВЕН УЗД1 – это система защиты и управления двигателем с мгновенным мониторингом всех его параметров. Прибор обеспечивает управление контакторами силовой цепи и комплексную защиту, контроль параметров электродвигателя, ведение журнала событий и передачу информации на верхний уровень АСУТП.

ОВЕН УЗД1

Основные функции УЗД1:

• Защита от асимметрии токов в обмотках статора двигателя.
• Защита от минимального и максимального тока.
• Защита от перегрева по тепловому датчику и току обмоток.
• Защита от утечек тока.
• Защита от снижения сопротивления изоляции статорных обмоток.
• Защита от превышения времени пуска.
• Защита от заклинивания вала.
• Защита от превышения допустимого количества пусков.
• Защита от неправильного подключения фаз и измерительных цепей.
• Защита от перепадов напряжения, недопустимого изменения частоты, пропадания фазы и асимметричного напряжения в питающей трехфазной сети.
• Реализация двухступенчатого пуска по схеме звезда/треугольник.
• Контроль состояния контакторов.
• Связь с верхним уровнем АСУТП по интерфейсам RS-485 и Ethernet по протоколу Modbus TCP.

Настройка УЗД1 не представляет никаких сложностей и осуществляется при помощи фирменного программного обеспечения Owen Configurator.

Области применения УЗД

Устройства защиты двигателей применяются в различных отраслях промышленности и инженерных системах для защиты электроприводов насосов, вентиляторов, конвейеров, дробилок и другого оборудования.

Области применения УЗД

Выбор оптимальной системы защиты электродвигателя зависит от условий эксплуатации, мощности двигателя, важности технологического процесса и требований к надежности. Использование современных устройств защиты двигателей позволяет повысить надежность работы электропривода, продлить срок службы оборудования и снизить затраты на его обслуживание. Правильно выбранная и настроенная система защиты является ключевым фактором обеспечения бесперебойной работы электрооборудования.